固態儲存技術進步神速。半導體業者全面拉開戰線，針對高中低階市場提出各種新世代解決方案，要促進固態儲存技術進一步普及。對應一般消費市場，單位儲存成本比MLC更低的TLC固態硬碟已蓄勢待發；而在資料中心市場，SSD或將被RAM Disk瓜分部分市場。

快閃記憶體（NAND Flash）技術快速進步，除了制程不斷微縮，實現更高密度的晶片設計外，儲存架構也已經正式進入每一晶胞（Cell）可儲存三個位元的TLC世代，進一步驅動單位儲存成本向下滑落。雖然TLC的可靠度和耐用性仍受到質疑，但在控制器供應商的努力下，以TLC NAND為基礎的固態硬碟（SSD），仍已順利跨過消費型應用需求的門檻，準備在2016年下半大舉攻占市場。

另一方面，針對高階市場或資料中心應用，以PCIe及其衍生介面為實體，并支援NVMe邏輯介面的SSD已經順利成為主流，但老牌記憶體技術研發公司Rambus在本屆電腦展期間，特別低調來臺展示其研發中的智慧資料加速技術，并聽取伺服器產業界的意見。

這項以RAM Disk為基礎的衍生技術適合用來進行記憶體內運算，能滿足高階資料中心對即時大數據分析（Big Data Analytics）的需求。但這項技術不僅在性能上擁有壓倒SSD的優勢，還有可能對伺服器設計架構產生更大的影響。

消費型SSD進入TLC世代

主要快閃記憶體顆粒供應商如三星電子（Samsung Electronics）、東芝（Toshiba）都已陸續推出采用TLC架構的NAND Flash晶片，可實現更高的儲存容量，并驅動成本進一步下滑。但這種儲存架構有其缺陷，其讀寫次數比MLC更低，且讀寫性能也更容易下滑。因此，要讓TLC SSD正式量產上市，SSD控制器廠商扮演關鍵角色。

圖1　邁威爾SSD事業單位技術行銷總監Sheng Huang表示，在新一代SSD控制器的幫助下，TLC SSD將在2016下半年開始大量出現在消費市場上。

邁威爾（Marvell）SSD事業單位技術行銷總監Sheng Huang（圖1）表示，相較于更重視讀寫速度、可靠性的企業市場，消費市場對SSD的價格更加敏感。因此，消費型SSD制造商導入TLC顆粒的意愿很高，只要控制器與相關韌體能將SSD資料的可靠度維持在一定水準之上，TLC SSD就能在消費市場上占據一席之地。

針對TLC NAND，邁威爾已推出專用的第五代SSD控制器Dean，并獲得多家客戶導入。包含光寶、美光（Micron）、SanDisk、金士頓等。值得一提的是，邁威爾除了提供控制器晶片外，現在也提供相關韌體，形成統包解決方案（Turnkey Solution），可以降低SSD產品開發的技術門檻，并加快產品開發的速度。例如金士頓就是采用邁威爾的統包方案。

TLC NAND Flash讓消費型SSD的儲存容量大幅提升。以美光為例，該公司在臺北國際電腦展期間便發表容量最高可達2TB的Micron 1100 SSD。該款鎖定入門及主流市場的消費型SSD采用TLC 3D NAND是美光最具成本競爭力的SATA SSD。Micron 1100 SSD可為使用者提供近乎即時的資料存取，系統的開機速度也相當快，同時極為安靜、省電，能延長行動裝置的電池壽命。與傳統機械式硬碟相比，Micron 1100 SSD的隨機讀取速度可達900倍，同時電池壽命也因低功耗而得以延長，節能效率高達98%

統包方案加持　SSD供應商新秀輩出

不讓邁威爾專美于前，慧榮科技也在臺北國際電腦展期間推出該公司首款可支援TLC 3D NAND與SATA 6Gbit/s介面的SSD控制器解決方案，可支援所有主流NAND供應商最新的TLC 3D NAND產品。該控制器搭配慧榮自行研發的配套韌體將可加快SSD制造商推出TLC SSD的速度，進一步推動SSD走向大眾市場。

慧榮科技總經理茍嘉章表示，NAND供應商已經做好3D TLC NAND時代來臨的準備，這會大大改善巿場供給并加快推進SSD的應用。慧榮科技新的SM2258 SSD控制器解決方案（圖2）可幫助該公司的合作夥伴采用最新一代低成本TLC SSD產品迅速進入市場，而無需犧牲性能和容量，加快SSD取代傳統硬碟的趨勢發展。

圖2　慧榮科技以控制器搭配韌體的統包解決方案型態，成功開拓出許多原本不在儲存產業的客戶族群。圖為目前市面上采用慧榮統包方案的SSD產品，可謂琳瑯滿目。

慧榮SSD控制器解決方案可提供SSD原始設備制造商（OEM）應用最新一代、最具成本效益的TLC NAND快閃記憶體技術，將各種差異化的SSD解決方案快速推向市場并進而推動SSD的普及化。SM2258控制器采用了慧榮研發的低密度奇偶校驗（LDPC）硬解碼和軟解碼，并支援NANDXtend技術，可將TLC NAND的寫入/抹除的次數提高至原來的三倍，可延長SSD的使用壽命并確保資料的完整性。

此外，慧榮的解決方案中還采用了最進階Direct-to-TLC和單層式儲存（SLC）快取演算法，可讓3D TLC SSD的效能持續維持在高檔一段很長的時間。統包方案的出現，讓供應商跨足SSD市場的門檻大幅降低。在慧榮的展示區里，除了展示大量中國當地品牌、通路品牌業者的SSD產品外，連超微（AMD）等原本并未跨足SSD市場的知名國際品牌，也在統包方案的協助下推出SSD產品（圖2）。

Rambus推動SDA計畫　鎖定即時大數據分析

目前在伺服器、資料中心市場上，采用NVMe邏輯介面與PCIe實體介面的SSD已經成為主流，但該領域還有一塊名為記憶體內運算（In Memory Computing）的市場，至今仍未被SSD攻克。這個領域對讀寫性能、延遲、匯流排頻寬的要求極高，現有SSD要滿足其需求并不容易。因此，邁威爾、Rambus等業者正各自研發以DRAM為基礎的最終級快取（Final-level Cache， FLC）技術及智慧資料加速（Smart Data Acceleration， SDA）技術，要讓固態儲存越來越接近中央處理器。不過，最終級快取跟SDA的市場定位與技術內涵上有些不同。

FLC架構示意如圖3。藉由在主記憶體與CPU之間再添加一層高速DRAM，扮演CPU晶片之外的最終級快取。邁威爾表示，在目前的電腦作業系統中，雖然儲存了可觀的程式碼在DRAM里，但事實上被使用到的部分非常少。由于電腦系統架構的限制，DRAM不知道何時該載入那些程式碼、何時又該清除用不到的程式碼，因此形成很大的浪費。

 圖3　邁威爾FLC架構示意圖

因此，邁威爾提出了以小容量高速DRAM作為CPU延伸快取的概念，CPU可以直接對該記憶體載入或刪除資料，至于原本扮演主記憶體角色的標準DRAM容量則可以減少到目前的十分之一之多，只需要提供資料緩沖；主記憶體的任務則交給SSD來執行。這種做法可以大幅降低DRAM的耗電量，讓行動裝置、筆記型電腦、伺服器與穿戴式裝置運算性能進一步升級，同時更加省電。

同樣以DRAM為基礎，Rambus提出的SDA則是專為伺服器設計。Rambus系統與解決方案副總裁Steven Woo表示，攤開伺服器的記憶體架構層級（圖4），不難發現從DRAM到SSD之間，還有很大的性能鴻溝存在。只要能填平這道鴻溝，伺服器的運算效能將有飛躍性的突破。

圖4　伺服器記憶體階層架構

SDA目前還只是一個研發階段的專案，該SDA引擎可支援4通道DDR3，每個通道為6條DIMM插槽、記憶體通道的頻寬為667MHz（圖5）。目前展示的SDA原型記憶體容量為384GB，但該引擎還可以支援更高的資料傳輸率與容量。

圖5　Rambus仍在研發中的SDA模組

該研發計畫最特別的地方在于許多運算任務都是在SDA模組上的現場可編程閘陣列（FPGA）進行，因此系統不必把大量資料搬到CPU上進行運算，可省下大量系統內部頻寬。

SDA可以為伺服器系統架構帶來很多新的可能性，例如記憶體內運算/資料分析，或是當作RAM Disk來使用，也可以幫伺服器CPU分攤部分運算任務。

Woo透露，根據該公司與幾家大型網路公司討論的結果，SDA可以讓資料中心減少CPU用量，因為CPU晶片對外的頻寬有限，如果要把DRAM上的資料都搬到CPU上處理，運算任務得分拆成多個小任務，由多顆CPU同步執行，其結果就是每顆CPU的運算效能都無法徹底利用，形成某種資源上的浪費。因此，當Rambus向這些潛在用戶展示SDA時，很快就引起他們的興趣，認為可以讓資料中心減少伺服器數量，省下可觀的總體持有成本（TCO）。

SDA專案目前還在收集使用者意見的階段。在本屆臺北國際電腦展期間，Rambus來臺進行實機展示，主要是希望能收集到更多伺服器業者對這個技術的意見跟看法，未來產品設計還會根據這些意見做出調整。

固態儲存技術不斷演進　高中低階市場一把抓

固態儲存技術近年來不斷有新突破，不僅是以NAND Flash為基礎的SSD，擁有更高讀寫性能及低延遲優勢的DRAM，也不斷調整其于系統中的角色定位。個人電腦、伺服器全面采用固態儲存技術的時機已經更加成熟，傳統機械式硬碟雖不至于被全面淘汰，但未來或許得進一步轉型成為資料倉儲（Data Archive）裝置，與SSD、DRAM做出更明顯的定位區隔。